دنیای ربات های انسان نما

رباتهای انسان نما، یکی از جذاب ترین و در عین حال پیشرفته ترین شاخه ربات سازی است که طی سالهای اخیر، ذهن دانشمندان را به سمت خود جلب نموده و کشورهای پیشرفته، سرمایه گذاریهای زیادی را در این زمینه انجام داده و انجام می دهند .روبات انسان نماhumanoids  همان طور كه از اسمش پیداست به روبات خودكاری گفته می شود كه ظاهری شبیه انسان داشته باشد. یعنی دارای سر، دو بازو و دو پا باشد. البته ممكن است برخی از آنها دارای صورت، چشم و دهان، انگشتان و سایر اعضای مشابه انسان نیز باشند. این روبات دارای سنسورها و الگوریتم‌های پیچیده ای است كه باعث می شود روبات بتواند غیر از تقلید ظاهری از انسان، توانائی هایی مثل دیدن، شنیدن، یادگیری از محیط و همچنین دیگر توانایی های ذهنی انسان را نیز تقلید كند.

از لحاظ سیر تاریخی، نخستین ربات انسان نما در سال 1938 شکل گرفت که کار سمپاشی را انجام می داد و از سوی دو محقق آمریکایی طراحی شده بود. در سال 1997 نیز رباتهای کاوشگر راهی فضا شدند و به مریخ رفتند. در سال 2000 نیز نخستین ربات بسیار شبیه انسان از سوی شرکت سونی طراحی و ساخته شد و از آن به بعد، انسان نماهای بسیاری با قابلیتها و ویژگیهای متفاوت توسط محققان، طراحی شد. ربات آسیمو (ASIMO) که از آن به عنوان ربات انسان نمای قرن بیستم و یکم یاد می شود، از پیشرفته ترین رباتهای انسان نمایی است که می تواند در کنار انسان زندگی کند و فعالیت اجتماعی داشته باشد. آسیمو 58 کیلوگرم وزن و یک متر و بیست سانتی متر قد دارد. آسیمو ساخت شرکت هوندا است.

البته، شرکت الکترونیکی هیتاچی ژاپن مدعی است که سریعترین ربان انسان نمای موجود دنیا را ساخته است که با سرعت 7/3 مایل در ساعت حرکت می کند و این در حالی است که ربات آسیمو که متعلق به شرکت هونداست، سرعتش حداکثر 86/1 مایل در ساعت است. ربات انسان نمای هیتاچی، (Emieue) نام دارد.

در دانشگاه واشنگتن نیز، اخیرا دانشمندان موفق به کشف روشی برای کنترل ربات به کمک سیگنالهای مغز انسان شده اند که به این ترتیب ربات می تواند هماهنگ با تفکرات کار و عمل کند. به این معنی که به محض فکر کردن کاربر درباره انجام کاری، ربات انسان نما به سمت نقطه خاص، حرکت کرده و شیئی خاص را برمیدارد. محققان دانشگاه واشنگتن به 94 درصد دقت بین دستورات کاربر و حرکات ربات دست یافته اند.

یک ربات انسان نما ، که باید در یک خانه یا ساختمان یا محیط بیرونی ناوبری یا رهیابی شود ،هنگام انجام کارها باید قادر به حس کردن چیزهای زیادی باشد . او باید سایه ها را و زوایای مختلف و حرکت ها را ببیند ، و باید فهیم باشد . برای مثال ، خود را به سمت یک محیط ناشناخته حرکت دهد ، یک ربات مجبور است اشیا را در زمان آنی کشف و شناسایی کند .و مشخصات لازم را برای آنها برگزیند مانند رنگ ، شکل و لبه برای مقایسه با اشیای که در بانک اطلاعاتیش نهفته است . می تواند هزاران شی در حافظه ربات وجود داشته باشد .

یكی از ویژگی های مهم روبات انسان نما راه رفتن روی دو پا است. حفظ تعادل روبات روی دو پا، كار سختی است كه باعث می شود تا كنترل روبات نسبت به روباتی كه روی دو چرخ حركت می كند، بسیار مشكل شود. از طرفی، حركت بر روی دوپا قابلیت های زیادی نظیر بالا رفتن از پله ها و حركت در محیط هایی كه مخصوص آدمی ساخته شده اند را به روبات می‌دهد كه در روبات‌های دیگر، مثلا روبات های چرخدار، وجود ندارد. ‌ ‌مجبور كردن روبات به راه‌رفتن كار بسیار سختی است. این مساله هم از نظر استاتیكی و هم از نظر دینامیكی كار مشكلی است. یعنی روبات باید هم بتواند سرپا بایستد بدون این كه تعادلش به هم بخورد و هم این كه هنگام راه رفتن تعادلش به هم نخورد.

معمولا یك روبات انسان نما به سنسورها و پردازشگرهای پیچیده ای مجهز است كه از آنها برای درك محیط اطرافش استفاده می‌كند. مثلا با استفاده از یك یا دو دوربین و الگوریتم‌های پردازشی هوشمندانه می تواند انسان‌ها و یا اشخاص را در محیط تشخیص دهد. به سمت اشیا تشخیص داده شده حركت كرده و آنها را با دست گرفته و جابه جا كند و یا این كه انسان ها را در محیط دنبال كند. همچنین با در اختیار داشتن سیستم‌های شناسایی صوت و پردازش گفتار پیشرفته می تواند با انسان ها گفتگو كند، نسبت به داده ها شناخت داشته باشد و به طور احساسی بسته به موضوع پاسخ مناسب را بدهد. برای ساختن یك روبات انسان نما مجبور به استفاده از علوم مختلفی نظیر مكانیك، الكترونیك، برنامه نویسی هوشمند، ارتباط انسان و ماشین،  زبان شناسی و ...هستیم. ‌ ‌

یک ربات انسان نما ، روباتی خود مختار است و می تواند خود را با شرایط محیط و یا استدلال خود، به هدف برساند؛ مهمترین تفاوت اینگونه ربات‌ها با دیگر ربات‌ها هم در این می باشد.

در این زمینه ، برخی از ویژگی های یک ربات انسان نما ممکن است شامل موارد زیر باشند:

* مراقبت از خود (مانند شارژ کردن خودش)

* یادگیری مستقل (آموختن و یا بدست آوردن قابلیت‌های جدید، بدون نیاز به کمک خارجی، تنظیم استراتزی‌های مبتنی بر محیط و سازگاری با شرایط جدید)

* اجتناب کردن از موقعیت‌های خطرناک برای انسان، محیط و خودش

* برقراری ارتباط امن با انسان‌ها و محیط اطرافش

* کمک به انجام امور شخصی وبرنامه های کاربردی(کمک به بیماران و سالمندان ، یا شغل های خطرناک )

* کمک به انجام ماموریت های فضایی

* از ربات انسان نما به عنوان ابزار تحقیقاتی علمی نیز استفاده می شود.

* ازیک سومحققان نیاز به درک بهترساختار بدن انسان و رفتار (بیومکانیک) برای ساخت و مطالعه رباتهای انسان نما دارند. از طرف دیگر ، تلاش برای شبیه سازی بدن انسان منجر به درک بهتر از آن است.

همانند ربات‌های دیگر، انسان نماها دارای مشخصه‌های اساسی زیر می باشند:

حس کردن، واکنش به محرک، برنامه ریزی و کنترل. به این دلیل که انسان نماها سعی در شبیه سازی رفتارهای انسانی دارند و همچنین ربات های خودمختاری هستند، اغلب اوقات ربات‌های انسان نما بسیار پیچیده تر از گونه‌های دیگر ربات‌ها می باشند. این پیچیدگی مربوط به تمام مقیاس‌های روباتیک می‌شود (مکانیکی، فضایی، زمان بندی، قدرت، سیستم و پیچیدگی محاسباتی)، اما مقیاس‌های قدرت و پیچیدگی سیستمی از بقیه موارد قابل تامل تر است. در وهله اول، بیشتر انسان نماهای کنونی، بدلیل نسبت وزن با قدرت شان توانایی (قدرت) پرش را ندارند، و در این مورد، نسبت ِقدرت با وزن انسان بخوبی انسان‌ها نمی باشد. از طرف دیگر الگوریتم‌های خوبی برای شرایط‌های مختلف انسان نماها وجود دارد ولی با توجه به پیچیدگی آنها، ادغام آنها و ساخت یک سیستم ِکارامد بسیار سخت است (دارای پیچیدگی سیستمی بسیار بالایی می باشند) امروزه، شرایط فوق‌الذکر بزرگترین چالش‌ها در توسعه ربات‌های انسان نما، بشمار می آید.

   ادامه دارد...

فرآوری: مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع: Wikipedia- iranrd- royak-roboticclub